JP7444626B2

JP7444626B2 - スクリュープレスおよびその運転方法

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Publication number: JP7444626B2
Application number: JP2020020342A
Authority: JP
Inventors: 雄也森本; 浩之市川; 倫也板山
Original assignee: Swing Corp
Current assignee: Swing Corp
Priority date: 2020-02-10
Filing date: 2020-02-10
Publication date: 2024-03-06
Anticipated expiration: 2040-02-10
Also published as: JP2021122815A

Description

本発明は、汚泥などの液体含有物を圧搾して該液体含有物から液体を分離するスクリュープレスに関する。

従来から、上下水処理場、し尿処理場などの液体処理施設から排出される汚泥（液体含有物）を圧搾して、該汚泥から水を分離する（すなわち、脱水する）装置として、スクリュープレスが知られている。このスクリュープレスは、スクリーン（多孔板）から形成されたろ過筒と、ろ過筒の内部に配置されたスクリューとを備える。スクリューは、ろ過筒と同心状に配置されたスクリュー軸と、スクリュー軸の外面に固定されたスクリュー羽根と、を有している。スクリュー軸に連結された回転機構によって、スクリュー羽根を回転させることにより、ろ過筒に投入された汚泥を圧搾し、脱水する。ろ過筒の下流側開口端には、汚泥を堰き止める背圧板が配置され、この背圧板により、回転するスクリュー羽根により送られてくるケーキ（脱水された汚泥）を滞留させ、プラグケーキ（栓）を形成する。このプラグケーキが後から送り込まれるケーキに背圧を加えて、ケーキをさらに圧搾することにより、ろ過筒内の汚泥の含水率を低下させる。

特許文献１には、二軸型のスクリュープレスが開示されている。このタイプのスクリュープレスは、ろ過筒内に直列に配列された第１スクリューと第２スクリューを備えている。これら第１スクリューと第２スクリューはそれぞれ別々の駆動装置によって異なる速度で回転することが可能に構成されている。したがって、第１スクリューと第２スクリューの回転速度を制御することで、背圧板を設けることなく、ろ過筒内にプラグケーキを形成し、ろ過筒内の汚泥を圧搾することができる。

特開２０１８－５１５８２号公報

しかしながら、背圧板がないスクリュープレスでは、プラグケーキは第２スクリューと一体に回転し、第２スクリューから剥離しにくい。しかも、含水率が低いプラグケーキは、大きな塊となってシュートに落下し、シュートやコンベヤなどを閉塞させることがある。さらに、塊状のプラグケーキがホッパなどの容器に収容されると、プラグケーキの堆積物内に多くの隙間が形成され、堆積物の見かけ体積が大きくなってしまう。

そこで、本発明は、ろ過筒から排出されたプラグケーキを小さな断片に分解することができるスクリュープレスおよびその運転方法を提供する。

一態様では、液体含有物から液体を分離するスクリュープレスを使用した液体含有物の処理方法であって、ろ過筒に液体含有物を投入し、前記ろ過筒内で前記ろ過筒と同心状に配置されたスクリューを回転させることによって、前記ろ過筒内の前記液体含有物を前記ろ過筒の排出口に向かって移送して、前記スクリューのスクリュー軸の周りにプラグケーキを形成し、前記スクリューを回転させることによって、前記プラグケーキを前記スクリュー軸の外面に設けられたケーキ切断構造体に向かって移送し、前記ケーキ切断構造体によって前記プラグケーキを切断しながら、前記切断したプラグケーキを前記ケーキ切断構造体の下流側に送る、方法が提供される。

一態様では、前記ケーキ切断構造体は、前記スクリュー軸の径方向外側に突出する少なくとも１つの突起部を備えている。
一態様では、前記スクリューは、第１スクリューと、前記第１スクリューの下流側に配置された第２スクリューを有しており、前記ケーキ切断構造体は、前記第２スクリューのスクリュー軸の外面に設けられており、前記スクリュー軸の周りにプラグケーキを形成する工程は、前記第１スクリューを回転させることによって、前記ろ過筒内の液体含有物を前記第２スクリューに移送して、前記第２スクリューのスクリュー軸の周りにプラグケーキを形成する工程を含み、前記プラグケーキを前記ケーキ切断構造体に向かって移送する工程は、前記第２スクリューのスクリュー軸の周りに前記プラグケーキが形成された状態で、前記第２スクリューを回転させることで、前記プラグケーキを前記ケーキ切断構造体に向かって移送する工程を含む。
一態様では、前記プラグケーキを切断する工程は、前記ケーキ切断構造体によって、前記プラグケーキに前記スクリューの回転方向の力を加えながら、前記プラグケーキを前記スクリュー軸の軸方向に切断する工程を含む。

一態様では、液体含有物が投入されるろ過筒と、前記ろ過筒内で、該ろ過筒と同心状に配置され、前記液体含有物を所定の移送方向に移送する第１スクリューおよび第２スクリューと、前記第１スクリューを回転させる第１回転機構と、前記第１スクリューとは独立に前記第２スクリューを回転させる第２回転機構と、前記第２スクリューによって形成されたプラグケーキを切断するケーキ切断構造体とを備え、前記ケーキ切断構造体は、前記第２スクリューの第２スクリュー軸の外面に設けられている、スクリュープレスが提供される。

一態様では、前記スクリュープレスは、前記プラグケーキに背圧を加えるための背圧部材を有していない。
一態様では、前記ケーキ切断構造体は、前記第２スクリュー軸の径方向外側に突出する少なくとも１つの突起部を備えている。
一態様では、前記突起部は、板状の形状を有している。
一態様では、前記突起部は、鋭角形状の断面を持つ上流側縁部を有している。
一態様では、前記突起部は、前記第２スクリュー軸の外面に対して下流側に傾斜する上流側縁部を有している。
一態様では、前記突起部は、前記第２スクリュー軸の軸方向および周方向において異なる位置に取り付け可能である。
一態様では、前記ケーキ切断構造体は、リング部材をさらに備えており、前記リング部材は、前記第２スクリュー軸の外面に取り付けられており、前記突起部は、前記リング部材に接続されている。
一態様では、前記突起部は、複数の突起部であり、前記複数の突起部は、前記第２スクリュー軸の周方向に配列されている。

本発明によれば、ろ過筒から排出されたプラグケーキは、ケーキ切断構造体によって切断されながら、ケーキ切断構造体によってスクリューから剥離される。プラグケーキはケーキ切断構造体によって小さな断片に分解されるので、排出シュートやコンベヤの閉塞を防止することができる。特に、本発明によれば、切断されたプラグケーキは、背圧部材から背圧が加えられないので、後続のプラグケーキがろ過筒の内面にこびりつきにくい。

スクリュープレスの一実施形態を示す模式図である。図１に示すケーキ切断構造体を示す側面図である。ケーキ切断構造体の他の実施形態を示す側面図である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、突起部の変形例を上から見た図である。突起部の他の変形例を横から見た図である。ケーキ切断構造体の他の実施形態を示す側面図である。図６のＡ－Ａ線断面図である。図１に示される第２スクリューの概略断面図である。図１に示されるスクリュープレスの動作を説明するための図である。図１に示されるスクリュープレスの動作を説明するための図である。図１に示されるスクリュープレスの動作を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、スクリュープレスの一実施形態を示す模式図である。図１に示されるスクリュープレスは、円筒状のスクリーンケーシング（ろ過筒）１と、スクリーンケーシング１内で、該スクリーンケーシング１と同心状に配置され、汚泥（液体含有物）を所定の移送方向Ｄに移送する第１スクリュー３および第２スクリュー４と、第１スクリュー３を回転させる第１回転機構７と、第１スクリュー３とは独立に第２スクリュー４を回転させる第２回転機構２０と、を備えている。

スクリーンケーシング１は、パンチングメタルなどのスクリーン（多孔板）から形成されている。スクリーンケーシング１は、その上流側端部に、汚泥の投入口２を有している。投入口２からスクリーンケーシング１に投入された汚泥は、回転する第１スクリュー３および第２スクリュー４によりスクリーンケーシング１内で所定の移送方向Ｄに移送される。さらに、スクリュープレスは、第１回転機構７と第２回転機構２０の動作を制御する制御部６を有する。

第２スクリュー４は、第１スクリュー３とは独立に回転可能なように、第１スクリュー３に連結されている。第１スクリュー３および第２スクリュー４は、スクリーンケーシング１および排出シュート３３をそれぞれ貫通して延びている。排出シュート３３は、スクリーンケーシング１に接続されている。この排出シュート３３に、後述するプラグケーキがスクリーンケーシング１から排出される。

第２スクリュー４の軸方向の長さは、第１スクリューの軸方向の長さよりも短い。第１スクリュー３は、汚泥の移送方向Ｄにおける下流側に向かってその径が徐々に大きくなる円錐台形状（テーパ形状）の第１スクリュー軸３Ａと、第１スクリュー軸３Ａの外面に固定された第１スクリュー羽根３Ｂとを有している。第２スクリュー４は、円筒形状の第２スクリュー軸４Ａと、第２スクリュー軸４Ａの外面４Ｅに固定された第２スクリュー羽根４Ｂを有している。

第２スクリュー４の第２スクリュー軸４Ａは、第１スクリュー軸３Ａと同心状に配置される。第２スクリュー軸４Ａの外径は第１スクリュー軸３Ａの最大径と同一である。第２スクリュー軸４Ａは、排出シュート３３の壁３３Ａを貫通して延びている。

スクリーンケーシング１の上流側の端部は閉塞壁８によって密封されている。第１スクリュー軸３Ａの一方の端部（移送方向Ｄにおける上流側端部）はこの閉塞壁８を貫通して延びている。この閉塞壁８には、該閉塞壁８と第１スクリュー軸３Ａとの間の隙間をシールする水封装置１０が設置されている。

第１スクリュー軸３Ａの上流側端部は、第１スクリュー３を回転させるための第１回転機構７に連結されている。第２スクリュー軸４Ａの下流側端部は、第２スクリュー４を回転させるための第２回転機構２０に連結されている。第１回転機構７および第２回転機構２０の具体的構成は、特に限定されない。例えば、第１回転機構７および第２回転機構２０のそれぞれは、電動機とトルク伝達機構（例えばスプロケットとチェーン、または歯車と旋回軸受）との組み合わせを備えてもよい。

本実施形態では、第２回転機構２０は、インバータを有する電動機（図示せず）を駆動源として備えている。制御部６は、第２回転機構２０の回転速度および回転方向を制御することが可能に構成されている。第２回転機構２０は、第２スクリュー４を第１スクリュー３とは独立して回転させることが可能である。なお、第１回転機構７も、その回転速度および回転方向を変更可能なインバータを有する電動機を駆動源として備えてもよい。

第１スクリュー羽根３Ｂは、第１スクリュー軸３Ａの軸方向に沿って螺旋状に延びており、第２スクリュー羽根４Ｂは、第２スクリュー軸４Ａの軸方向に沿って螺旋状に延びている。第１スクリュー羽根３Ｂが固定されている第１スクリュー３の部分と、第２スクリュー羽根４Ｂが固定されている第２スクリュー４の部分を合計した長さは、スクリーンケーシング１の軸方向の長さと同一か、または長い。

スクリーンケーシング１の内面と第１スクリュー羽根３Ｂとの間には微小な隙間が形成されており、第１スクリュー羽根３Ｂはスクリーンケーシング１に接触することなく回転することができるようになっている。同様に、スクリーンケーシング１の内面と第２スクリュー羽根４Ｂとの間には微小な隙間が形成されており、第２スクリュー羽根４Ｂはスクリーンケーシング１に接触することなく回転することができるようになっている。スクリーンケーシング１の上流側端部に形成された投入口２からスクリーンケーシング１に投入された汚泥を、回転する第１スクリュー羽根３Ｂおよび第２スクリュー羽根４Ｂによって排出シュート３３に向かって（すなわち、移送方向Ｄに）移送することができる。

本実施形態では、第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向（すなわち、螺旋方向）は、第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向とは逆である。したがって、投入口２から投入された汚泥を、排出シュート３３へ送り出すときは、図１に示されるように、第２スクリュー４を第１スクリュー３とは逆方向に回転させることになる。

第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向を、第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向と同一にしてもよい。この場合、投入口２から投入された汚泥を、排出シュート３３へ送り出すときは、第２スクリュー４を第１スクリュー３と同方向に回転させることになる。

図１に示されるように、スクリーンケーシング１は、第１スクリュー３が配置された脱水領域１Ａと、第２スクリュー４が配置されたプラグ形成領域１Ｂとに分割される。脱水領域１Ａで汚泥が移送される空間は、スクリーンケーシング１の内面と、第１スクリュー羽根３Ｂと、第１スクリュー軸３Ａとによって形成される。この移送空間の断面積は、図１に示されるように、汚泥の移送方向Ｄに沿って漸次減少する。したがって、投入口２から投入された汚泥がこの移送空間を第１スクリュー羽根３Ｂによって移送されるに従って、汚泥は圧搾され、脱水される。スクリーンケーシング１のスクリーン（多孔板）を通過したろ液は、スクリーンケーシング１の下方に配置されたろ液受け３８によって集められる。ろ液受け３８には、ドレイン３９が接続されており、ろ液受け３８によって集められたろ液は、ドレイン３９を介してスクリュープレスから排出される。

プラグ形成領域１Ｂで汚泥が移送される空間は、スクリーンケーシング１の内面と、第２スクリュー羽根４Ｂと、第２スクリュー軸４Ａとによって形成される。図１に示されるように、この移送空間の断面積は一定である。プラグ形成領域１Ｂでは、脱水領域１Ａで脱水された汚泥（すなわち、ケーキ）によって、プラグケーキが形成される。

互いに独立して回転することができる第１スクリュー３および第２スクリュー４を備えたスクリュープレスは、背圧部材を用いることなく、スクリーンケーシング１内にプラグケーキを形成することができる。したがって、本実施形態のスクリュープレスは、プラグケーキに背圧を加えるための背圧板などの背圧部材を有していない。プラグケーキを形成する方法については後述する。

スクリュープレスは、第２スクリュー４によって形成されたプラグケーキを切断するケーキ切断構造体４０をさらに備えている。このケーキ切断構造体４０は、第２スクリュー軸４Ａの外面４Ｅに設けられている。より具体的には、ケーキ切断構造体４０は、第２スクリュー軸４Ａの外面４Ｅに設けられた複数の突起部４１を備えている。これら突起部４１は、第２スクリュー軸４Ａの径方向外側に突出している。複数の突起部４１は、第２スクリュー軸４Ａの周方向に配列されている。各突起部４１は、板状の形状を有しており、第２スクリュー軸４Ａの軸方向と平行に配置されている。一実施形態では、後述するように、各突起部４１は、第２スクリュー軸４Ａの軸方向に対して傾いてもよい。

図２は、図１に示すケーキ切断構造体４０を示す側面図である。図２に示されるように、突起部４１は、第２スクリュー４と一体に回転し、第２スクリュー４の回転によって第２スクリュー４の軸方向に送られてくるプラグケーキＧを切断しながら、第２スクリュー４から剥離する。

第２スクリュー４の回転速度と、プラグケーキＧの回転速度との間には差がある。すなわち、第２スクリュー４の回転方向のベクトルは、プラグケーキＧを第２スクリュー４の軸方向に送るベクトルと、プラグケーキＧを第２スクリュー４の周方向に回転させるベクトルに分解される。プラグケーキＧを第２スクリュー４の周方向に回転させるベクトルは、第２スクリュー４の回転方向のベクトルよりも小さいので、第２スクリュー４の回転速度と、プラグケーキＧの回転速度との間には差が生じる。結果として、突起部４１は、プラグケーキＧに第２スクリュー４の回転方向の力を加えながら、プラグケーキＧを第２スクリュー軸４Ａの軸方向に切断することができる。

このようにして、突起部４１は、スクリーンケーシング１から出た円筒状のプラグケーキＧを第２スクリュー４の軸方向に切断しながら、プラグケーキＧを第２スクリュー４の周方向に裂くことができる。すなわち、突起部４１は、プラグケーキＧを切断することで小さな断片に分解し、プラグケーキＧに周方向に力を加えることで、プラグケーキＧを第２スクリュー４から剥離する。本実施形態によれば、プラグケーキＧは小さな断片に分割されるので、排出シュート３３やコンベヤの閉塞を防止することができる。

突起部４１の数は特に限定されないが、プラグケーキＧをある程度細かく切断するために、少なくとも２つの突起部４１が設けられることが好ましい。本実施形態では、４つの突起部４１が、第２スクリュー４の周方向に沿って等間隔に配列されている。一実施形態では、１つの突起部４１のみを設けてもよい。

上述したように、本実施形態では、プラグケーキＧに背圧を加えるための背圧部材は設けられていない。したがって、突起部４１は、第２スクリュー４の回転によって送られるプラグケーキＧを切断しながら、切断されたプラグケーキＧは後続のプラグケーキによって突起部４１の下流側に送られる。具体的には、突起部４１は、プラグケーキＧを切断しながら、切断されたプラグケーキＧは背圧部材から背圧を加えられない状態で（切断されたプラグケーキＧの排出が阻害されない状態で）、第２スクリュー軸４Ａの軸方向に送られる。

従来のスクリュープレスのように、スクリーンケーシング１から出たプラグケーキに背圧部材によって背圧を加えると、背圧がスクリーンケーシング１内のプラグケーキに加わり、スクリーンケーシング１の内面にプラグケーキがこびりつくことがある。本実施形態によれば、切断されたプラグケーキは背圧部材から背圧が加えられないので、後続のプラグケーキがスクリーンケーシング１の内面にこびりつきにくい。

本実施形態では、突起部４１は、第２スクリュー軸４Ａの軸方向と平行であるが、プラグケーキを切断することができる限りにおいて、図３に示すように、突起部４１は第２スクリュー４の軸方向に対して傾いてもよい。プラグケーキを切断しやすくするために、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、各突起部４１は、鋭角形状の断面を持つ上流側縁部４１ａを有してもよい。さらに図５に示すように、各突起部４１は、第２スクリュー軸４Ａの外面４Ｅに対して下流側に傾斜した上流側縁部４１ａを有してもよい。このような上流側縁部４１ａを有する突起部４１は、プラグケーキを容易に切断することができる。

図６は、ケーキ切断構造体４０の他の実施形態を示す側面図であり、図７は図６のＡ－Ａ線断面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１および図２を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

本実施形態では、ケーキ切断構造体４０は、第２スクリュー軸４Ａの外面４Ｅに配置されたリング部材４５と、リング部材４５に接続された突起部４１と、リング部材４５を第２スクリュー軸４Ａに固定するための締結具としてのボルト４８およびナット４９を有している。ケーキ切断構造体４０は、第２スクリュー軸４Ａの外面４Ｅに着脱可能に取り付けられている。

リング部材４５は、２つの半円環部材４５Ａ，４５Ｂを有している。半円環部材４５Ａの両端には、ボルト４８が通過可能な孔（図示せず）を有する２つの当接部材５０Ａが接続されている。同様に、半円環部材４５Ｂの両端には、ボルト４８が通過可能な孔（図示せず）を有する２つの当接部材５０Ｂが接続されている。当接部材５０Ａは半円環部材４５Ａと一体であってもよく、または溶接などの公知の接合技術により半円環部材４５Ａに接合されてもよい。同様に、当接部材５０Ｂは半円環部材４５Ｂと一体であってもよく、または溶接などの公知の接合技術により半円環部材４５Ｂに接合されてもよい。

当接部材５０Ａ，５０Ｂ同士が互いに接触した状態で、半円環部材４５Ａ，４５Ｂは第２スクリュー軸４Ａの外面４Ｅに配置される。ボルト４８は当接部材５０Ａ，５０Ｂの孔を貫通し、ボルト４８はナット４９に螺合している。ボルト４８とナット４９によって締結された２つの当接部材５０Ａ，５０Ｂは、ケーキ切断構造体４０の複数の突起部４１のうちの１つを構成する。別の突起部４１は、半円環部材４５Ａ，４５Ｂの外周面に接続（固定）されている。

ボルト４８およびナット４９を緩めると、ケーキ切断構造体４０の全体を、第２スクリュー軸４Ａ上でその軸方向に移動させることができる。所望の位置に移動させた当接部材５０Ａ，５０Ｂをボルト４８およびナット４９により締結すると、ケーキ切断構造体４０の位置を固定することができる。このようにして、ケーキ切断構造体４０の突起部４１は、第２スクリュー軸４Ａの軸方向および周方向において異なる位置に取り付け可能である。

図８は、図１に示される第２スクリュー４の概略断面図である。第２スクリュー軸４Ａは、中空構造を有している。図８に示されるように、第１スクリュー軸３Ａの他方の端部（移送方向Ｄにおける下流側端部）には、円筒形状の第２スクリュー軸４Ａに挿入される縮径部３Ｃが形成されている。縮径部３Ｃを第１スクリュー軸３Ａに形成することによって、第１スクリュー軸３Ａには、その軸方向と垂直な壁面３Ｄが形成される。縮径部３Ｃは、円筒形状の第２スクリュー軸４Ａに挿入され、第２スクリュー軸４Ａの内壁４Ｃに固定されたすべり軸受３０，３１に回転可能に支持されている。このような構成で、第１スクリュー３は、第２スクリュー４と回転可能に連結される。第２スクリュー軸４Ａの上流側端部は、上記すべり軸受３０，３１を介して第１スクリュー軸３Ａに回転可能に支持されている。

図８に示されるように、第１スクリュー軸３Ａの縮径部３Ｃが第２スクリュー軸４の内部に挿入された状態で、第２スクリュー軸４Ａの上流側端部は、第１スクリュー軸３Ａの壁面３Ｄと接触している。一実施形態では、第２スクリュー軸４Ａの上流側端部と第１スクリュー軸３Ａの壁面３Ｄとの間に、わずかな隙間が形成されてもよい。この場合、スクリーンケーシング１内の汚泥がすべり軸受３０と縮径部３Ｃとの間の隙間を通過することを阻止するシール構造（例えば、ラビリンス構造）を、すべり軸受３０および／または縮径部３Ｃに設けてもよい。

図８に示されるように、第２スクリュー羽根４ＢのピッチＰ１は、第１スクリュー羽根３ＢのピッチＰ２よりも小さい（すなわち、Ｐ１＜Ｐ２）。さらに、第２スクリュー羽根４Ｂは、その巻数が３巻き未満である。図１に示される第２スクリュー羽根４Ｂの巻数は、２巻きである。

次に、図１に示されるスクリュープレスの運転方法について、図９乃至図１１を参照して説明する。図９乃至図１１は、図１に示されるスクリュープレスの動作を説明するための図である。以下の説明は、図１に示す実施形態に係るスクリュープレスの運転方法であるが、図６および図７を参照して説明した他の実施形態に係るスクリュープレスの運転方法にも同様に適用することができる。

図９に示されるように、制御部６は、第２スクリュー４を停止させた状態で、第１回転機構７を駆動させて第１スクリュー３を回転させる。次いで、投入口２から汚泥（液体含有物）をスクリーンケーシング１内に投入する。投入口２から投入された汚泥は、回転する第１スクリュー羽根３Ｂによって第２スクリュー４に向かって（すなわち、移送方向Ｄに）移送される。

第１スクリュー３が配置される脱水領域１Ａでは、汚泥が移送される空間の断面積は、移送方向Ｄに沿って漸次減少する。したがって、脱水領域１Ａを移送されるに従って汚泥は圧搾され、汚泥に含まれる水はスクリーンケーシング１によってろ過される。スクリーンケーシング１の内面に堆積した汚泥の層は、回転する第１スクリュー羽根３Ｂによって掻き取られるので、脱水領域１Ａにおけるスクリーンケーシング１の内面（ろ過面）は常に良好な状態に維持される。

汚泥がスクリーンケーシング１の脱水領域１Ａを移送される間に、汚泥は脱水されてケーキとなり、第２スクリュー４が配置されたプラグ形成領域１Ｂに送り込まれる。図９に示されるように、運転当初は、第２スクリュー４は回転していない（すなわち、停止している）ので、プラグ形成領域１Ｂ内のケーキは排出シュート３３に排出されず、該プラグ形成領域１Ｂに滞留する。ケーキは第２スクリュー４上に徐々に蓄積され、脱水領域１Ａからプラグ形成領域１Ｂに移送される汚泥（以下、「後続のケーキ」と称する）によって第２スクリュー羽根４Ｂに押し付けられる。プラグ形成領域１Ｂ内のケーキは、第２スクリュー羽根４Ｂによって移動を妨げられることで圧搾され、低含水率のケーキとなる。この低含水率のケーキが、後続のケーキの移動を妨げるプラグケーキを形成する。第２スクリュー軸４Ａの周りに形成されたプラグケーキによって、後続のケーキには背圧が加えられ、該後続のケーキはさらに圧搾される。プラグ形成領域１Ｂでプラグケーキから分離された水は、上記ろ液受け３８によって集められ、ドレイン３９を介してスクリュープレスから排出される。

スクリュープレスの運転が継続されるにしたがって、プラグケーキは、第２スクリュー軸４Ａの全周に亘って均一に形成される。その結果、図９に示されるように、後続のケーキを確実に堰き止めるプラグケーキが第２スクリュー軸４Ａの周りに形成される。したがって、後続のケーキの含水率が高い場合でも、プラグ形成領域１Ｂに形成されたプラグケーキによって、後続のケーキを確実に堰き止めることができるので、後続のケーキの片流れを防止することができる。この「片流れ」とは、プラグケーキよりも高い含水率を有する後続のケーキがプラグ形成領域１Ｂをそのまま通過して排出シュート３３に排出されてしまうことを意味する。

図１０に示されるように、プラグケーキが形成された後、制御部６は、第２スクリュー４を第１スクリュー３の回転方向とは逆方向に回転させ、第２スクリュー羽根４Ｂによってプラグケーキを少しずつ排出シュート３３に送り出す（すなわち、排出する）。このように、プラグケーキの形成とプラグケーキの排出とが連続的に行なわれるので、常にプラグ形成領域１Ｂにプラグケーキが存在する状態で、スクリュープレスを運転することができる。

第２スクリュー４上のプラグケーキは、後続のケーキに背圧を加えながら、第２回転機構２０よって回転される第２スクリュー４の第２スクリュー羽根４Ｂによってケーキ切断構造体４０に送られる。ケーキ切断構造体４０の突起部４１は、第２スクリュー４と一体に回転しながら、プラグケーキを切断し、プラグケーキを第２スクリュー４から剥離させる。切断されたプラグケーキは、排出シュート３３に排出される。

制御部６は、第２スクリュー４の回転速度を変更することによって、排出シュート３３に排出されるプラグケーキの量を調整することができる。より具体的には、制御部６が第２スクリュー４の回転速度を低下させると、プラグケーキの排出量が減少し、制御部６が第２スクリュー４の回転速度を増加させると、プラグケーキの排出量が増加する。プラグケーキの排出量が減少すると、後続のケーキが脱水領域１Ａに滞留して、該後続のケーキに加えられる背圧が増加する。したがって、制御部６が第２スクリュー４の回転速度を低下させることにより、後続のケーキの含水率を低下させることができる。一実施形態では、第２スクリュー４の回転と停止とを交互に繰り返す間欠運転を行うことにより、後続のケーキに加えられる背圧を調整してもよい。

このように、本実施形態では、第２スクリュー４を第１スクリュー３の回転方向とは逆向きに回転させることにより、低含水率のプラグケーキをスクリーンケーシング１から除去することができる。さらに、本実施形態によれば、スクリーンケーシング１の排出側端部には、背圧板などの抵抗体を設ける必要がない。したがって、プラグケーキをスクリーンケーシング１から円滑に排出シュート３３に排出することができる。さらに、背圧板や背圧板の作動機構が不要であるため、スクリュープレスを安価に製作することが可能になる。

第２スクリュー４の第２スクリュー羽根４ＢのピッチＰ１（図８参照）は、第１スクリュー３の第１スクリュー羽根３ＢのピッチＰ２よりも小さい（すなわち、Ｐ１＜Ｐ２）。このように、第２スクリュー羽根４ＢのピッチＰ１を第１スクリュー羽根３ＢのピッチＰ２よりも小さくすると、第２スクリュー４が１回転する間に排出シュート３３に排出されるプラグケーキの移送距離が短くなるので、脱水領域１Ａ内のケーキに加えられる背圧をより細やかに調整することが可能になる。

一般的な一軸型スクリュープレスでは、円筒形状に圧搾されたプラグケーキが硬くなりすぎると、この硬化したプラグケーキがスクリーンケーシングを閉塞させ、スクリーンケーシングから排出できなくなる。さらに、この硬化したプラグケーキがスクリューと供回りしてしまう。その結果、スクリュープレスの運転が継続できなくなる。本実施形態の二軸型スクリュープレスでは、第２スクリュー４の第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向は、第１スクリュー３の第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向とは逆である。したがって、プラグ形成領域１Ｂに形成されたプラグケーキを排出シュート３３に排出するときは、図１０に示されるように、第２スクリュー４を、第１スクリュー３の回転方向と逆方向に回転させる。第２スクリュー４とは逆方向に回転する第１スクリュー３によってケーキがプラグケーキに押し付けられると、第２スクリュー４の回転方向とは逆方向の力がプラグケーキに加えられる。その結果、プラグ形成領域１Ｂ内のプラグケーキと第２スクリュー４との供回り、および／または脱水領域１Ａ内のケーキと第１スクリュー３との供回りが防止されるので、汚泥に高い背圧を加えながら、スクリュープレスを運転することが可能になる。

第２スクリュー羽根４Ｂの巻数が３巻き以上であると、プラグ形成領域１Ｂに形成されたプラグケーキを排出シュート３３に移送する時間が長くなる。プラグケーキの粘性が高い場合は、プラグケーキが第２スクリュー４と供回りするおそれがある。本実施形態では、第２スクリュー羽根４Ｂの巻数が３巻未満であるので、プラグケーキを短時間でスクリーンケーシング１から排出することができる。したがって、スクリュープレスで脱水される汚泥が高い粘性を有している場合でも、プラグケーキが第２スクリュー４とともに回転する前に、プラグケーキをスクリーンケーシング１から排出することができる。第２スクリュー羽根４Ｂの巻数が１巻きである場合は、プラグケーキが後続のケーキによって排出シュート３３に押し出されて、後続のケーキに効果的に背圧を加えることができなくなるおそれがある。したがって、第２スクリュー羽根４Ｂの巻数は、２巻き以上で３巻き未満が好ましい。

図１１に示されるように、第２スクリュー４を第１スクリュー３と同一方向に回転させてもよい。第２スクリュー４を第１スクリュー３と同一方向に回転させると、プラグ形成領域１Ｂに形成されたプラグケーキが脱水領域１Ａに向かって押し出され、脱水領域１Ａのケーキにより大きな背圧を加えることができる。その結果、汚泥の脱水効率を向上させることができる。

第２スクリュー４を第１スクリュー３と同一方向に長時間回転させると、脱水領域１Ａ内のケーキが第１スクリュー３と供回りするおそれがある。したがって、第２スクリュー４を第１スクリュー３と同一方向にある程度の時間だけ回転させた後で、第２スクリュー４の回転方向を、第１スクリュー３の回転方向とは逆向きに戻す（図１０参照）。本実施形態のスクリュープレスは、プラグケーキの排出を妨げる背圧板のような抵抗体を有していないので、第２スクリュー４は、スクリューコンベアのように、プラグケーキを円滑に排出シュート３３に排出することができる。このように、制御部６が第２スクリュー４の回転方向を変更することにより、脱水領域１Ａで第１スクリュー３により圧搾される汚泥に加えられる背圧を調整することができる。プラグケーキを排出シュート３３に確実に排出するために、第２スクリュー４の第２スクリュー羽根４Ｂの後端がスクリーンケーシング１の開口端部から突出するように構成してもよい。

制御部６が第２スクリュー４の回転速度および回転方向を変更することにより、従来のスクリュープレスでは達成することができない低含水率にまで汚泥を脱水することができる。すなわち、第２スクリュー４を停止させた状態で、第１スクリュー３を回転させてプラグケーキを第２スクリュー軸４Ａの周りに形成する。次いで、第２スクリュー４を正方向（第１スクリュー３の回転方向とは逆方向）に回転させてプラグケーキを排出シュート３３に排出しながら、スクリーンケーシング１内の汚泥を圧搾して脱水処理を行う。汚泥の脱水処理中に、第２スクリュー４を逆方向（第１スクリュー３の回転方向と同一方向）に回転させて、脱水領域１Ａ内のケーキをさらに低含水率にまで脱水させ、その後、第２スクリュー４を正方向に回転させて、低含水率のプラグケーキを排出シュート３３に排出するようにしてもよい。このような第２スクリュー４の回転方向を変更する動作は、汚泥の性状に応じた間隔で定期的に行なうことが好ましい。

一実施形態では、第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向は、第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向と同一であってもよい。この場合は、投入口２から投入された汚泥を、排出シュート３３へ送り出すときは、第２スクリュー４を第１スクリュー３とは同一方向に回転させることになる。プラグケーキを短時間でスクリーンケーシング１から排出するために、第２スクリュー羽根４Ｂの巻数は３巻未満である。さらに、第２スクリュー羽根４Ｂの巻数は、後続のケーキに効果的に背圧を加えるために、２巻き以上であることが好ましい。

上述した実施形態のスクリュープレスは、液体含有物の一例である汚泥から液体である水を分離するために用いられているが、このスクリュープレスを汚泥以外の液体含有物から液体を分離するために用いてもよい。例えば、果実、油等の食品の処理、および古紙の再生処理などの工業製品の処理にも、上述の実施形態に係るスクリュープレスを用いることができる。食品の処理では、果実、種子などの原料（液体含有物）を圧搾して、果汁、油などの液体を原料から分離するためにスクリュープレスが用いられる。古紙の再生処理では、古紙を水および薬品などの液体と混合して、古紙を繊維状物質にほぐす。スクリュープレスは、繊維状物質と液体の混合物（液体含有物）を圧搾して、繊維状物質を混合物から分離するために用いられる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１スクリーンケーシング（ろ過筒）
１Ａ脱水領域
１Ｂプラグ形成領域
２投入口
３第１スクリュー
３Ａ第１スクリュー軸
３Ｂ第１スクリュー羽根
３Ｃ縮径部
３Ｄ壁面
４第２スクリュー
４Ａ第２スクリュー軸
４Ｂ第２スクリュー羽根
６制御部
７第１回転機構
８閉塞壁
１０水封装置
２０第２回転機構
３３排出シュート
３８ろ液受け
３９ドレイン
４０ケーキ切断構造体
４１突起部
４５リング部材
４５Ａ，４５Ｂ半円環部材
４８ボルト
４９ナット
５０Ａ，５０Ｂ当接部材

Claims

液体含有物が投入されるろ過筒と、
前記ろ過筒内で、該ろ過筒と同心状に配置され、前記液体含有物を所定の移送方向に移送する第１スクリューおよび第２スクリューと、
前記第１スクリューを回転させる第１回転機構と、
前記第１スクリューとは独立に前記第２スクリューを回転させる第２回転機構と、
前記第２スクリューによって形成されたプラグケーキを切断するケーキ切断構造体とを備え、
前記ケーキ切断構造体は、前記第２スクリューの第２スクリュー軸の外面に設けられ、かつ前記第２スクリューのスクリュー羽根よりも下流側に配置されており、
前記ケーキ切断構造体は、前記第２スクリュー軸の径方向外側に突出する少なくとも１つの突起部を備えており、
前記突起部は、前記第２スクリュー軸と平行に延びる板状の形状を有している、スクリュープレス。
前記スクリュープレスは、前記プラグケーキに背圧を加えるための背圧部材を有していない、請求項１に記載のスクリュープレス。
前記突起部は、鋭角形状の断面を持つ上流側縁部を有している、請求項１に記載のスクリュープレス。
前記突起部は、前記第２スクリュー軸の外面に対して下流側に傾斜する上流側縁部を有している、請求項１に記載のスクリュープレス。
液体含有物が投入されるろ過筒と、
前記ろ過筒内で、該ろ過筒と同心状に配置され、前記液体含有物を所定の移送方向に移送する第１スクリューおよび第２スクリューと、
前記第１スクリューを回転させる第１回転機構と、
前記第１スクリューとは独立に前記第２スクリューを回転させる第２回転機構と、
前記第２スクリューによって形成されたプラグケーキを切断するケーキ切断構造体とを備え、
前記ケーキ切断構造体は、前記第２スクリューの第２スクリュー軸の外面に設けられ、
前記ケーキ切断構造体は、前記第２スクリュー軸の径方向外側に突出する少なくとも１つの突起部を備えており、
前記突起部は、前記第２スクリュー軸の軸方向および周方向において異なる位置に取り付け可能である、スクリュープレス。
液体含有物が投入されるろ過筒と、
前記ろ過筒内で、該ろ過筒と同心状に配置され、前記液体含有物を所定の移送方向に移送する第１スクリューおよび第２スクリューと、
前記第１スクリューを回転させる第１回転機構と、
前記第１スクリューとは独立に前記第２スクリューを回転させる第２回転機構と、
前記第２スクリューによって形成されたプラグケーキを切断するケーキ切断構造体とを備え、
前記ケーキ切断構造体は、前記第２スクリューの第２スクリュー軸の外面に設けられ、
前記ケーキ切断構造体は、前記第２スクリュー軸の径方向外側に突出する少なくとも１つの突起部を備えており、
前記ケーキ切断構造体は、リング部材をさらに備えており、
前記リング部材は、前記第２スクリュー軸の外面に取り付けられており、
前記突起部は、前記リング部材に接続されている、スクリュープレス。